(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、当該ハウジングに形成された開口を貫通する回転軸との間を密封し、ハウジング内のスラリーを含むシール流体をシールするメカニカルシール装置であって、
前記ハウジングに設置されるシールカバーと、
前記回転軸に設置され、前記回転軸の軸方向の一方の端部にシール面を有する回転環と、
前記ハウジングに設置され、前記回転環の前記シール面に対向配置される対向面を有する固定環であって、
前記対向面に環状に形成され、前記回転環の前記シール面に密接摺動し、内周側のシール流体をシールする第１のシール面と、
前記対向面の前記第１のシール面の外周側又は内周側に当該第１のシール面とは分離して環状に形成され、前記回転環の前記シール面に密接摺動し、内周側のクエンチング液と外周側の大気側空間をシールする第２のシール面と、
前記第１のシール面と前記第２のシール面との間に形成される密封溝と、
前記固定環の内部に形成され、一方の開口が前記密封溝に連通している複数の流体流路とを有する固定環と、
前記固定環が嵌合設置されるリング状のリテーナであって、
前記シールカバーの内周面近傍に拡張された円環状のフランジ部と、
当該フランジ部において当該リテーナを軸方向に貫通するクエンチング用穴とを有するリテーナと、
前記固定環に形成された前記流体流路の他方の開口に連通し、当該流体流路を介して前記密封溝にクエンチング液を流入出させるクエンチング液供給路であって、
前記シールカバーの内周部に形成され、ベローズ及びＯリングによりシール流体側空間とシールされ、前記固定環の外周面と前記シールカバーの内周面との間に介在されたＯリングにより大気側空間とシールされた中間室と、
前記シールカバーを貫通して形成され、前記中間室にクエンチング液を供給するクエンチング入口と、
前記シールカバーを貫通して形成され、前記中間室からクエンチング液を排出するクエンチング出口とを有するクエンチング液供給路と、
一方の端部周面が前記リテーナに結合され、シール流体側空間と前記中間室との間を分離し、前記固定環を前記回転環方向に弾発に押圧する前記ベローズと、
前記ベローズの径方向外周側に設置され、前記ベローズとともに前記固定環を前記回転環方向に弾発に押圧する第２の弾発手段とを有し、
前記固定環の前記流体流路の他方の開口は、前記リテーナの前記クエンチング用穴を介して前記中間室に連通しており、
前記クエンチング入口は鉛直方向下方側に形成され、前記クエンチング出口は鉛直方向上方側に形成されている
メカニカルシール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心ポンプや攪拌機等の軸シールとして適用して好適なメカニカルシール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スラリーを含むシール流体（被密封流体）をシールする際には、スラリーがシール部品間に留まったり、シール流体の固形物がシール面に付着したりシール部品間に目詰まりしたりする可能性がある。そこで、そのようなシール流体、特に大気に漏れると析出するような液体に対しては、クエンチングを行い、析出物を洗い流すことが必要である。そのためには、クエンチング液のシールが別に必要となるが、従来は、メカニカルシールを直線的に２個並べたダブルメカニカルシールが一般的である。
また、シールカバーにフラッシング通路を設け、フラッシング液により固定用密封環及び回転用密封環との被密封流体と接触する内周面を洗浄する構成のメカニカルシール装置も開示されている（ＰＣＴ国際公開ＷＯ２００６／１３７３０５号公報（特許文献１）参照）。【０００３】
【特許文献１】ＰＣＴ国際公開ＷＯ２００６／１３７３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、メカニカルシールを直線的に２個並べたダブルメカニカルシールは、軸方向の長さが長くなり、遠心ポンプ等には装着できない場合があるという問題がある。
また、例えば引用文献１に開示されているメカニカルシール装置においては、フラッシング液（クエンチング液）の流路が長く、効率よく析出物を洗い流すことが難しいという問題がある。
また、そのようなクエンチングを行うシール装置では、クエンチング液が機内側空間あるいは機外側空間に漏洩する可能性があり、クエンチング液に対してもまたシール流体と同様に厳密なシールが必要となり、構成が複雑かつ大型となるという問題があった。【０００５】
さらに、軸方向に移動する密封環の２次シールとしてパッキンを用いる従来のメカニカルシール装置においては、被密封流体がスラリーを含んでいる場合等にはパッキンと軸との間にスラリーが溜まったり、パッキンと軸との間に固形物が析出したりする場合があり、２次シールの作動性が悪くなり、シール流体が漏洩する可能性があるという問題があった。【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、小型で、シール面の洗浄を効率よく行うことができ、シール流体の大気との遮断も適切に行うことができ、また、クエンチング液が機内側空間あるいは機外側空間に漏洩することも防ぐことができるメカニカルシール装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明のメカニカルシール装置は、ハウジングと、当該ハウジングに形成された開口を貫通する回転軸との間を密封し、ハウジング内の流体をシールするメカニカルシール装置であって、前記回転環に設置され、前記回転軸の軸方向の一方の端部にシール面を有する回転環と、前記ハウジングに設置され、前記回転環の前記シール面に対向配置される対向面を有する固定環であって、前記対向面に環状に形成され、前記回転環の前記シール面に密接摺動する第１のシール面と、前記対向面の前記第１のシール面の外周側又は内周側に当該第１のシール面とは分離して環状に形成され、前記回転環の前記シール面に密接摺動する第２のシール面と、前記第１のシール面と前記第２のシール面との間に形成される密封溝と、前記固定環の内部に形成され、一方の開口が前記密封溝に連通している複数の流体流路とを有する固定環と、前記固定環に形成された前記流体流路の他方の開口に連通し、当該流体流路を介して前記密封溝にクエンチング液を流入出させるクエンチング液供給路とを有する。【０００８】
このような構成のメカニカルシール装置によれば、シール面に設けた溝、すなわち固定環（固定密封環）に二重に形成した第１のシール面と第２のシール面（実液用シール面とクエンチング水用シール面）との間の密封溝にクエンチング液を流しているので、摺動環（固定密封環、回転密封環）に直接クエンチング液を当てることができ、効率よく洗浄ができるとともに大気との遮断も適切に行うことができ、また、潤滑、冷却、シール流体の強制排出という効果も効率よく行うことができる。【０００９】
好適には、本発明のメカニカルシール装置は、前記ハウジングに設置されるシールカバーを有し、前記クエンチング液供給路は、前記シールカバーの内周部に形成された中間室と、前記シールカバーを貫通して形成され、前記中間室にクエンチング液を供給するクエンチング入口と、前記シールカバーを貫通して形成され、前記中間室からクエンチング液を排出するクエンチング出口とを有し、前記固定環の前記流体流路の他方の開口は、前記中間室に連通していることを特徴とする。【００１０】
このような構成のメカニカルシール装置によれば、クエンチング液は機内側空間Ｂにも機外側空間Ａにも漏洩することがない。【００１１】
また好適には、本発明のメカニカルシール装置は、前記クエンチング入口は鉛直方向下方側に形成され、前記クエンチング出口は鉛直方向上方側に形成されていることを特徴とする。【００１２】
このような構成のメカニカルシール装置によれば、クエンチング液を下部から上部に向けて流すことができ、空気を内部に残すことなく密封溝やこれにつながる流体流路をクエンチング液で満たすことができる。また、固定環の密封溝に導入されたクエンチング液は、シール面（摺動面）で発生した熱を吸収して冷却を行うが、その際にクエンチング液自体の温度は上昇するため、相対的に上部に流れる。本発明のメカニカルシール装置においては、上部からクエンチング液を排出するので、温度の上昇したクエンチング液を適切に排出し、また、下部から低温のクエンチング液を導入することができ、冷却効率を高めることができる。また、このようなクエンチング液の流れを形成することにより、シール面へクエンチング液を導入する流路の径が狭くても、密封溝に生じたクエンチング液の流れによりクエンチング液の流れが適切に維持でき、冷却等の効果を適切に維持することができる。【００１３】
また好適には、本発明のメカニカルシール装置は、シール流体側空間と前記中間室との間を分離し、前記固定環を前記回転環方向に弾発に押圧するベローズを有することを特徴とする。【００１４】
このような構成のメカニカルシール装置によれば、シール流体がスラリーを含んでいる場合等であっても２次シールの作動性が悪くなることを防止でき、シール流体が漏洩することを防止し適切なシール性能が維持できる。【００１５】
また好適には、本発明のメカニカルシール装置は、前記ベローズとともに前記固定環を前記回転環方向に弾発に押圧する第２の弾発手段を有することを特徴とする。【００１６】
このような構成のメカニカルシール装置によれば、２つのシール面を有していても、ベローズに加えて弾発手段により固定環を押圧しているため、固定環のシール面は適切に回転環に押圧され、適切なシール性能を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態のメカニカルシール装置の構成を示す図であって、メカニカルシール装置が遠心ポンプの回転軸貫通箇所に装着されている状態を示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示したメカニカルシール装置の固定密封環のシール面を示す図である。
【図３】図３は、図１に示したメカニカルシール装置において、シールカバーとシールカラーとを組み合わせた状態を示す正面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の一実施形態のメカニカルシール装置について、図１〜図３を参照して説明する。
本実施形態においては、遠心ポンプの軸シールとして使用されるメカニカルシール装置を例示して本発明を説明する。【００１９】
図１に示すように、メカニカルシール装置１は、遠心ポンプの装置本体のケーシング６（以下、単にケーシング６と称する。）に形成された開口６０を貫通して遠心ポンプの装置内外に延伸する回転軸２に対して、開口６０の箇所において回転軸２とケーシング６との間をシール（封止）する。これにより、メカニカルシール装置１は、遠心ポンプの内外をシールし、装置内部の流体（シール流体）が外部に漏洩するのを防止するとともに、装置外部の外気（大気）が装置内部に入るのを防止する。【００２０】
なお、図１において、紙面左側が機内側であり、ケーシング６の開口６０の内周面６０ａの内部空間が機内側空間Ｂであり、紙面右側が機外側（大気側）であり、機外空間（大気空間）Ａである。【００２１】
メカニカルシール装置１は、主な構成部として、シールカバー１１０、固定密封環１３０、金属ベローズ１５０、コイルスプリング１７０、シールカラー２１０及び回転密封環２３０を有する。【００２２】
前述したように、回転軸２は、メカニカルシール装置１のケーシング６の開口６０を通過して装置本体の内外に貫通しており、図示せぬ軸受けにより回転可能に支持されている。回転軸２が貫通する開口６０の外部側の端部周辺の外面（開口外端部周面）６０ｂには、内部から外部に４本の植え込みボルト１０１が植え込まれており、メカニカルシール装置１は、この植え込みボルト１０１に設置される。【００２３】
シールカバー１１０は、図３に示すように、正面形状が略四角形に形成されており、中心から四角方向へＵ字形状の固定溝１１１が設けられている。この固定溝１１１に、ケーシング６の開口外端部周面６０ｂに植え込まれている植え込みボルト１０１を通しナット１０２により締め付けることにより、シールカバー１１０はケーシング６に固定設置される。
なお、シールカバー１１０とケーシング６との間には、ゴム、樹脂又はゴム層で覆った軟らかい金属などで形成されるガスケット１２０が介在される。【００２４】
シールカバー１１０の中心には、図３に示すように、ケーシング６に設置された場合にケーシング６の開口６０に連続して回転軸２が通過する一連の貫通孔を形成する開口１１２が形成されている。
シールカバー１１０の開口１１２を形成する内周面は、図１に示すように、機内側から機外側に向かって順に太径となるように断面階段状に形成された内周面１１２ａ、内周面１１２ｃ及び内周面１１２ｆに形成されている。また、内周面１１２ａと内周面１１２ｃとの間には径方向に平行な円環状の段差面１１２ｂが形成され、内周面１１２ｃと内周面１１２ｆとの間には径方向に平行な円環状の段差面１１２ｄが形成されている。【００２５】
シールカバー１１０の開口１１２の最外部、すなわち、内周面１１２ｆの機外側端部には、機外側かつ内径側に突出するように環状の位置決め部１１３が形成されている。位置決め部１１３の外周部には、位置決め溝１１４が形成されており、回転密封環２３０を回転軸２に設置する際に後述するようにセットプレート３１０が係合されて、回転密封環２３０の固定位置が決定される。【００２６】
また、シールカバー１１０には、外周面１１０ａから最も太径の内周面１１２ｆに貫通するクエンチング入口１１５及びクエンチング出口１１６が形成されている。クエンチング入口１１５及びクエンチング出口１１６は、ともにシールカバー１１０の内部に形成される中間室Ｃに直結する開口であるが、本実施形態においては、軸方向が略水平方向に配設される遠心ポンプにおいて、鉛直方向下方側に配置される開口をクエンチング入口１１５とし、鉛直方向上方側に配置される開口をクエンチング出口１１６とする。すなわち、メカニカルシール装置１に対しては、鉛直方向下側からクエンチング液が注入されて、鉛直方向上側から排出される。
なお、クエンチング入口１１５及びクエンチング出口１１６の端部側ポートには、外部配管と接続可能な管用ねじが形成されている。【００２７】
シールカバー１１０の最も機内側の最も細径の内周面１１２ａには、Ｏリング１８１を介在させてケース１４０が嵌合設置されている。Ｏリング１８１は、シールカバー１１０の内周面１１２ａに形成される環状の溝に設置される。
ケース１４０は、その機外側の端面が内周面１１２ａより太径の内周面１１２ｃの内側にまで突出し、その端部に金属ベローズ１５０の機内側端部周面が密接に溶接されている。【００２８】
金属ベローズ１５０は、ステンレス鋼、銅合金等の薄板の金属を、蛇腹状の円環状に絞り加工し、あるいは、環状板の隣接する各内径及び外径部を溶接して円筒状に成形し、内周面と外周面との間で断面が波形状又は断面が連続したＶ形状あるいは断面がＺ状に折り曲げられた構成のばね手段に形成したものである。すなわち、金属ベローズ１５０は、円筒部の中間が種々に曲げられた反力により軸方向へ弾発するばね手段である。【００２９】
金属ベローズ１５０の機外側端部周面は、リング状のリテーナ１６０に溶接等で密封に結合されている。
リテーナ１６０の機外側内周部には、軸周面に沿ってさらに機外側に円環状に突出した筒状部１６１が形成されており、この筒状部１６１の外周面に固定密封環１３０が嵌合設置される。
固定密封環１３０の内周機内側の角部には、Ｏリング用の段付き溝１３５が形成されており、この段付き溝１３５にＯリング１８２を介在させて、固定密封環１３０はリテーナ１６０の筒状部１６１の外周面に嵌合される。【００３０】
このように、各々溶接等で密封に結合されたケース１４０、金属ベローズ１５０及びリテーナ１６０、及び、Ｏリング１８１及び１８２により、機内側の内部空間Ｂとシールカバー１１０の内側の中間室Ｃとの間が分離遮断される。
また、固定密封環１３０の外周面は、シールカバー１１０の内周面１１２ｆにＯリング１８３を介在させて軸方向に移動可能に密接している。これにより、シールカバー１１０の内側の中間室Ｃが機外側（大気側）空間Ａに対してシールされる。【００３１】
また、リテーナ１６０の機外側端面の外周部は、固定密封環１３０の機内側端面に沿ってシールカバー１１０の内周面１１２ｆの近傍まで円環状に拡張されており、フランジ部１６２を形成している。
シールカバー１１０の段差面１１２ｄには、コイルスプリング１７０の一方の端部が設置されるスプリング受け凹部１１２ｅが形成されている。スプリング受け凹部１１２ｅは、段差面１１２ｄの環状面に沿って所定の数箇所に等配に形成されている。【００３２】
コイルスプリング１７０は、シールカバー１１０の段差面１１２ｄとリテーナ１６０のフランジ部１６２との間に設置されて、金属ベローズ１５０とともにリテーナ１６０を機外側、すなわち、回転密封環２３０方向に押圧する。
コイルスプリング１７０は、機内側の端部がスプリング受け凹部１１２ｅに挿入されてこれに固定され、機外側の端部はリテーナ１６０のフランジ部１６２に溶接等により接続されている。
コイルスプリング１７０は、軸周に沿って所定の数箇所に等配に設置される。【００３３】
また、リテーナ１６０のフランジ部１６２の内径側付近には、軸方向にリテーナ１６０を貫通するクエンチング用穴１６３が形成されている。クエンチング用穴１６３は、中間室Ｃと固定密封環１３０に形成されるクエンチング用穴１３４との連通状態を適切に確保し、クエンチング液が中間室Ｃから固定密封環１３０のクエンチング用穴１３４に流入し易く、あるいは、流出し易くする。クエンチング用穴１６３は、固定密封環１３０のクエンチング用穴１３４に対応して形成され、フランジ部１６２の周に沿って６〜８箇所程度等配に形成される。【００３４】
固定密封環１３０は、断面が略矩形の環状のシール部材であり、機外側の端面に、各々環状に突出した二重のシール面１３１及び１３２を有する。２つのシール面１３１及び１３２は、ともに後述する回転密封環２３０のシール面２３１に密接摺動し、各々、その径方向の内部と外部とをシールする。【００３５】
図１及び図２に示すように、２つのシール面１３１及び１３２の間には、密封溝１３３が形成されており、この密封溝１３３には、固定密封環１３０を軸方向に貫通するクエンチング用穴１３４が６〜８箇所程度形成されている。クエンチング用穴１３４は、密封溝１３３の周に沿って等配に形成されている。
クエンチング用穴１３４は、前述したリテーナ１６０のクエンチング用穴１６３と連通しており、クエンチング入口１１５を介して中間室Ｃに流入されたクエンチング液は、クエンチング用穴１３４を介して密封溝１３３に流入する。また、密封溝１３３に流入したクエンチング液は、クエンチング用穴１３４を介して中間室Ｃに排出される。【００３６】
前述したように、メカニカルシール装置１においては、鉛直方向下側に配置されたクエンチング入口１１５からクエンチング液がシールカバー１１０内の中間室Ｃに流入され、鉛直方向上側に配置されるクエンチング出口１１６からクエンチング液が外部に排出される。この際、シール面近傍のクエンチング液は、摺動発熱により温度が上がり上部に流れ、下側から低温の新しいクエンチング液が流入されることとなるので、シール面近傍においてクエンチング液の潤滑が適切に行われることとなる。固定密封環１３０の密封溝１３３に流入するクエンチング液についても同様の流れが生じるため、密封溝１３３に空気が留まることが防止され、密封溝１３３は適切にクエンチング水で満たされる。【００３７】
従って、固定密封環１３０の内周側のシール面１３１は、内周側の機内側空間Ｂと外周側の密封溝１３３のクエンチング液とをシールする実液用シール１３１として作用し、外周側のシール面１３２は、内周側の密封溝１３３のクエンチング液と外周側の大気空間Ａとをシールするクエンチング水用シール１３２として作用する。【００３８】
なお、固定密封環１３０の材質は、炭化珪素、カーボン、あるいはその他セラミックスなどである。【００３９】
シールカラー２１０は、内周面に形成されたシール溝２１１にＯリング２８１を介在させて回転軸２の外周面に嵌合され、セットスクリュー２２０により回転軸２に固定設置される。これにより、シールカラー２１０は回転軸２と一体的に回転可能となる。
シールカラー２１０の外周面は、機内側から機外側に向かって順に太径となるように断面階段状に形成された外周面２１２ａ、外周面２１２ｃ及び外周面２１２ｅに形成されている。また、外周面２１２ａと外周面２１２ｃとの間には径方向に平行で機内側を指向する円環状の段差面２１２ｂが形成され、外周面２１２ｃと外周面２１２ｅとの間には径方向に平行で機内側を指向する円環状の段差面２１２ｄが形成されており、さらに、外周面２１２ｅとシールカラー２１０の外周面２１２ｇとの間には径方向に平行で機内側を指向する円環状の段差面２１２ｆが形成されている。【００４０】
シールカラー２１０の最も機内側部分として、回転軸２の外周面に沿って機内側に延伸する筒状部分の外周、すなわち、外周面２１２ａの外周に、回転密封環２３０が嵌合設置される。
また、段差面２１２ｄには、円周に沿った所定の数箇所に回転密封環２３０に係合するノックピン２４０が設置されている。
また、段差面２１２ｆは、シールカラー２１０を回転軸２に固定設置する際に、シールカラー２１０の位置を位置決めするためのセットプレート３１０が係合される。【００４１】
回転密封環２３０は、断面が略矩形の環状シール部材であり、軸方向機内側の端面は、固定密封環１３０のシール面１３１及び１３２と密接摺動するシール面２３１に形成されている。このシール面２３１は、固定密封環１３０の実液用シール１３１と密接摺動するとともに、クエンチング水用シール１３２とも密接摺動する。
回転密封環２３０は、シール面２３１の背面側、すなわち、回転密封環２３０の機外側の端面がシールカラー２１０の段差面２１２ｂに当接するように、内周面がシールカラー２１０の機内側細径部の外周面２１２ａに嵌合される。
回転密封環２３０の内周機外側の角部には、Ｏリング用の段付き溝２３２が形成されており、この段付き溝２３２にＯリング２８２を介在させて、回転密封環２３０をシールカラー２１０の外周面２１２ａに嵌合させる。これにより、回転密封環２３０とシールカラー２１０との間がシールされる。【００４２】
回転密封環２３０の外周機外側には、その周面に沿って等配に所定数のピン用凹部２３３が形成されている。このピン用凹部２３３にシールカラー２１０に設置したノックピン２４０を挿入して回転密封環２３０をシールカラー２１０に嵌合することにより、シールカラー２１０と回転密封環２３０との両部品が周方向に対して相対移動しないように互いに係止される。また、ノックピン２４０により、回転軸２及びシールカラー２１０の回転力が回転密封環２３０に伝達され、回転密封環２３０は回転軸２及びシールカラー２１０と一体的に回転する。
なお、回転密封環２３０の材質は、固定密封環１３０と同じく、炭化珪素、カーボン、その他のセラミックスなどである。
また、Ｏリング１８１〜１８３、２８１、２８２の材質は、フッ素ゴム、ニトリルゴム、Ｈ−ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、パーフロロエラストマ等である。【００４３】
セットプレート３１０は、回転密封環２３０が嵌合されたシールカラー２１０を回転軸２に固定設置する際に、固定密封環１３０が設置されたシールカバー１１０との相対的な軸方向距離を厳密に所定の距離にセットするための部材である。回転密封環２３０を回転軸２に設置する際、セットプレート３１０は、中間凸部３１１の機外側側面をシールカラー２１０の機内側最外周の段差面２１２ｆに当接させてボルト３１３によりシールカラー２１０に取り付けられ、これによりセットプレート３１０とシールカラー２１０との相対的な軸方向距離が所定の距離にセットされる。そして、セットプレート３１０の先端位置決め凸部３１２をシールカバー１１０の位置決め部１１３の位置決め溝１１４に嵌め込むことにより、セットプレート３１０とシールカバー１１０との相対的な軸方向距離が所定の距離にセットされ、その結果、シールカバー１１０とシールカラー２１０との相対的な軸方向距離が所定の距離にセットされる。この状態で、セットスクリュー２２０を螺合してシールカラー２１０を回転軸２に固定設置する。
なお、セットプレート３１０は、シールカラー２１０の周面に３等配に配置して取り付けられる。また、このセットプレート３１０は、メカニカルシール装置１の組立後に取り外される。【００４４】
このように構成された本実施形態のメカニカルシール装置１においては、シール面に設けた溝、すなわち固定密封環１３０に同心円状に二重に形成した実液用シール面１３１とクエンチング水用シール面１３２との間の密封溝１３３にクエンチング液を流しているので、密封環（摺動環）に直接クエンチング液を当てることができ、効率よく洗浄ができるとともに大気との遮断も適切に行うことができ、また、潤滑、冷却、シール流体の強制排出という効果も効率よく行うことができる。【００４５】
また、本実施形態のメカニカルシール装置１においては、固定密封環１３０に、固定密封環１３０を軸方向に貫通するクエンチング用穴１３４を形成し、このクエンチング用穴１３４を介して固定密封環１３０の背面の中間室Ｃと密封溝１３３との間でクエンチング液を流入出させている。従って、クエンチング液は機内側空間Ｂにも機外側空間Ａにも漏洩することがなく好適である。【００４６】
また、中間室Ｃは、金属ベローズ１５０及びＯリング１８１、１８２により機内側空間Ｂとシールされており、Ｏリング１８３により機外側（大気側）空間Ａとシールされている。軸方向に移動する密封環の２次シールとしてパッキンを用いる従来の構成においては、被密封流体がスラリーを含んでいる場合等にはパッキンと軸との間にスラリーが溜まったり、パッキンと軸との間に固形物が析出したりする場合がある。このような状態となると、２次シールの作動性が悪くなり、シール流体が漏洩する可能性があった。しかしながら、本実施形態においては、固定密封環１３０の２次シールとして中間室Ｃは金属ベローズ１５０を用いてシール流体側空間、すなわち機内側空間Ｂとシールされており、固定密封環１３０の２次シールの作動性が悪くなることはなく、固定密封環１３０は適切に回転密封環２３０に密接摺動することとなり、適切なシール性能が維持できる。【００４７】
また、本実施形態のメカニカルシール装置１においては、実液用シール面１３１とクエンチング水用シール面１３２という二重のシール面を有しているので、仮に、機内側シール面が運転によって摩耗したり、あるいは、析出物によりシール面が損耗した場合にも、機外側シール面があるためにシール流体を機外側に漏洩するのを防ぐことができる。
また、二重のシール面の間の密封溝１３３にクエンチング液を流しているので、そのような場合においても効率的にシール流体を排出することができる。【００４８】
また、本実施形態のメカニカルシール装置１は、軸方向の長さを大きくする必要なくクエンチングを行うことができる。すなわち、メカニカルシール装置１を小型にすることができ、従来の金属ベローズシールと同じ軸方向長さでクエンチングが行える。
また、そのように小型に構成できるので、コストが上昇することを防ぐことができ、また、従来からあるポンプのほとんどに何ら改良等をすることなく設置できる。【００４９】
また、本実施形態のメカニカルシール装置１においては、鉛直方向下方側に配置される開口をクエンチング入口１１５とし、鉛直方向上方側に配置される開口をクエンチング出口１１６としている。従って、クエンチング液を下部から上部に向けて流すことができ、空気を内部に残すことなく固定密封環１３０やこれにつながるクエンチング用穴１３４をクエンチング液で満たすことができる。また、固定密封環１３０の密封溝１３３に導入されたクエンチング液は、実液用シール面１３１及びクエンチング水用シール面１３２（及び、回転密封環２３０のシール面２３１）で発生した熱を吸収して冷却を行うが、その際にクエンチング液自体の温度は上昇するため、相対的に上部に流れる。本実施形態のメカニカルシール装置１においては、上部からクエンチング液を排出するので、温度の上昇したクエンチング液を適切に排出し、また、下部から低温のクエンチング液を導入することができ、冷却効率を高めることができる。また、このようなクエンチング液の流れを形成することにより、密封溝１３３へクエンチング液を導入するクエンチング用穴１３４の径が狭くても、密封溝１３３に生じたクエンチング液の流れによりクエンチング液の流れが適切に維持でき、冷却等の効果を適切に維持することができる。【００５０】
なお、前述した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって本発明を何ら限定するものではない。本実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含み、また任意好適な種々の改変が可能である。【００５１】
例えば、本実施形態においては、固定密封環に二重の実液用シール面１３１及びクエンチング水用シール面１３２、及び、密封溝１３３、クエンチング用穴１３４を形成するものとしたが、これらは回転密封環２３０に形成するようにしてもよい。【００５２】
また、シールカバー１１０、固定密封環１３０、シールカラー２１０あるいは回転密封環２３０等の構成の細部は、任意に変更してよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、遠心ポンプや攪拌機等の回転軸を具備する任意の装置の軸シールとして利用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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